专利名称：基于dsp数字化逆变式等离子切割电源控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器。
技术背景
逆变式等离子切割具有成本低、效率高的特点，能够适应低碳钢、低合 金、不锈钢和铝等多种金属材料的切割，故其应用得到很快的普及。
目前，主流的逆变式等离子切割电源使用绝缘栅双极性晶体管(IGBT) 做开关管实现PWM (脉宽调制)调制，加上切割过程中动态电阻的非线性 与输出电感的非线性等问题，使得电源为强非线性系统；同时，等离子切割 作为一种开放的工作过程，其切割质量直接受到诸多现场因素的影响，大量 现场信息的处理和优化控制规律的实现对提高电源运行稳定性起着非常重要 的作用。若基于传统的模拟控制电路对系统进行优化，很难在本质上进一步 提高切割性能。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控 制器，采用核心微处理器与单片机辅助芯片的双芯结构作为其控制中心，系 统电路简单、调试方便，具有很强的适应性和可调节性。
上述的目的通过以下的技术方案实现
基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，其组成包括控制电路 板，所述的控制电路板上具有核心微处理器，所述的核心微处理器分别连接 复位电路、模数转换电路、串口电路、供电电路、单片机辅助芯片，所述的 单片机辅助芯片分别连接液晶显示器、按键、显示数码管、所述的供电电路， 所述的核心微处理器连接一组光电耦合器，所述的光电耦合器对应连接绝缘 栅极双极性晶体管驱动电路。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的一组光电 耦合器为四个，所述的每个光电耦合器之间具有连接关系。本实用新型的有益效果
1. 系统采用高性能的核心微处理器TMS320LF2407作为核心，配以单片 机辅助芯片P89C52构成双芯结构对系统进行控制，可以精确地获得IGBT 绝缘栅极双极性晶体管的驱动波形和切割电源输出波形。
2. 可实现对电源的各种状态信息自动进行诊断、处理、显示、报警等功 能，具有一定的智能。
3. 控制系统运算速度快，控制精度高，提高了切割速度，改善了切割质 量，系统效率达到了卯％,暂载率85%。
4. 系统电路简洁，操作方便，工作稳定，功耗小。
附图l是本产品的结构框图。
附图2是AD模数转换电路的电路原理图。图中相同的引脚具有连接关系。
附图3是核心微处理器的最小系统原理图。
附图4是驱动信号缓冲电路及绝缘栅极双极性晶体管驱动电路原理图。 驱动结构完全相同，以一路示意。图中相同的引脚具有连接关系。
附图5 ^!i^S^,的KI图。图中仅以锁存器芯片Ul ^J^^i^。 附图6是串口通讯电路的原理图。图中U3为快速光耦芯片，以一路示意。 根据电子线路制图的规定，附图中相同标号的引脚或者电路之间具有连 接关系。
具体实施方式
实施例l-
基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，其组成包括控制电路
板l，所述的控制电路板上具有DSP-TMS320LF2407核心微处理器2，所述 的核心微处理器分别连接复位电路3、 AD模数转换电路4、串口电路5、供 电电路6、 P89C52单片机辅助芯片7，所述的单片机辅助芯片分别连接LCD 液晶显示器8、按键9、 LED显示数码管IO、所述的供电电路，所述的核心微处理器连接一组光电耦合器11，所述的光电耦合器对应连接IGBT绝缘栅 极双极性晶体管驱动电路12。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的一组光电 耦合器为四个，所述的每个光电耦合器之间具有连接关系。
本实用新型采用拥有强大数据处理能力的DSP和P89C52双芯结构作为 其控制核心，并在此硬件基础上采用预测PI比例积分控制策略控制系统，从 而提高系统数据处理速度，对逆变式等离子切割电源切割各个阶段电流、电 压波形进行控制。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的核心微处 理器与所述的AD转换电路连接构成了温度、电流反馈通道。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的核心微处 理器与所述的串口电路连接构成了通用串行总线接口电路。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的核心微处 理器与所述的单片机辅助芯片连接，所述的单片机辅助芯片与所述的液晶显 示器LCD、按键设置电路、显示数码管电路LED连接构成了人机交换通道。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，所述的供电电路 与所述的核心微处理器、单片机辅助芯片连接为其提供了电源。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，附图2中Ul为 运算放大芯片，其型号为TLC2274;附图3中核心微处理器DSP芯片，其型 号为TMS320LF2407;附图3中U2为与门芯片，其型号为74LS08; U3为 外部RAM随机存储芯片，其型号为CY7C1021;附图4中Ul为数据缓冲驱 动器，其型号为74LS245;附图5中U1 — U6为锁存器芯片，其型号为 74ALS573; U7为按键与显示控制芯片，其型号为ZLG7290; U8为LCD控 制芯片，其型号为SED1335; U9为单片机，其型号为P89C51;附图6中Ul 为CAN收发器，其型号为SN65HVD230; U2为RS232电平转换芯片，其型 号为MAX232; U3为快速光耦芯片，其型号为6N137。
所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，其工作原理是以TMS320LF2407数据处理器DSP和P89C52双芯结构作为控制系统核心， 在工作时系统通过控制面板上电压、电流旋钮以及温度、电流反馈等参数信 号经过DSP的A/D采样并经过一定的运算带入脉宽给定程序对PWM脉宽进 行给定调制，分别对斩波与逆变电路的IGBT进行驱动；并且系统通过单片 机实现人机通讯，由自制键盘输入信号经过单片机处理对切割过程的各功能
开关进行设置，各功能开关选定后由光藕隔离送入i/o输入/输出口，对电源
的气阀、电点火器等进行时序控制；同时由于数据传输量小，单片机、DSP 与PC机之间相互通信采用常用的全双工异步串行方式进行数据传输，其便 于快速实现，可靠性高。从而提高了控制系统运算速度及稳定性，使切割质 量得以改善，且操作更加简单方便。
权利要求1.一种基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，其组成包括控制电路板，其特征是所述的控制电路板上具有核心微处理器，所述的核心微处理器分别连接复位电路、模数转换电路、串口电路、供电电路、单片机辅助芯片，所述的单片机辅助芯片分别连接液晶显示器、按键、显示数码管、所述的供电电路，所述的核心微处理器连接一组光电耦合器，所述的光电耦合器对应连接绝缘栅极双极性晶体管驱动电路。
2. 根据权利要求1所述的基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制 器，其特征是所述的一组光电耦合器为四个，所述的每个光电耦合器之间 具有连接关系。
专利摘要基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，传统的模拟控制电路的系统优化，很难在本质上进一步提高切割性能。基于DSP数字化逆变式等离子切割电源控制器，其组成包括控制电路板(1)，所述的控制电路板上具有核心微处理器(2)，所述的核心微处理器分别连接复位电路(3)、模数转换电路(4)、串口电路(5)、供电电路(6)、单片机辅助芯片(7)，所述的单片机辅助芯片分别连接液晶显示器(8)、按键(9)、显示数码管(10)、所述的供电电路，所述的核心微处理器连接一组光电耦合器(11)，所述的光电耦合器对应连接绝缘栅极双极性晶体管驱动电路(12)。本产品用于作为切割电源。
文档编号B23K1/08GK201143594SQ20072011766
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者波 尤, 李国栋, 杨洪涛, 贾德利 申请人:哈尔滨理工大学